PĚSTITELSKÉ TECHNOLOGIE A EMISE CO 2 The Cultivation Technologies and Emission of CO 2 Moudrý, J. 1, jr., Moudrý, J. 1, Jiroušková, Z. 1, Konvalina, P. 1 1 Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích, Zemědělská fakulta, Katedra rostlinné výroby a agroekologie Abstrakt Studie se zabývá porovnáním pěstitelských technologií vybraných plodin (brambory, pšenice) pěstovaných v konvenčním a ekologickém systému hospodaření ve vztahu k produkci emisí CO 2. Výpočet emisí byl stanoven za pomocí softwarového programu SIMA Pro. Cílem práce je vyhodnotit vliv jednotlivých agrotechnických faktorů na zatížení životního prostředí emisemi CO 2 v obou systémech hospodaření. Klíčová slova: ekologické a konvenční systémy hospodaření, emise CO 2 Abstract The study presents a comparisons of cultivation technologies of certain crops (potatoes, wheat) planted in conventional and organic farming system in relation to CO 2 emissions. The calculation of emissions was done by using software SIMA Pro. The aim of work is analyze the influence of each agrotechnival factors to loading of environment by CO 2 in both management systems. Keywords: Organic and Conventional System of Farming, Emission of CO 2 Úvod V posledních letech se velmi diskutovanou otázkou staly klimatické změny. Do jaké míry jsou tyto změny přirozené a do jaké míry jsou ovlivňovány člověkem, stále není známo. Nicméně poslední závěry 4. hodnotící zprávy Mezinárodního panelu pro změnu klimatu uvedené v roce 2007 dokazují, že hrozba změny klimatu je bezprostředním a vážným nebezpečím pro život na Zemi. Nejvíce zřejmou součástí této změny je oteplení naprosté většiny pevnin, negativní ovlivnění vodních zdrojů a zvýšená intenzita extrémních hydrometeorologických událostí (Metelka a Tolasz, 2009). Ve snaze zmírnit tyto změny bylo podepsáno několik mezinárodních dohod. Poslední z nich schválená na Summitu G8 v roce 2008 si vytýčila za cíl redukci skleníkových plynů, mezi něž CO 2 patří, o 50%. Tato redukce bude muset nastat ve všech odvětvích lidské činnosti, včetně zemědělství. Samotná produkce potravin má na svědomí 10 12% emisí skleníkových plynů. Do této hodnoty ovšem nejsou započítány emise z kácení lesů a přílišného spásání porostů (Anonymus, 2010). Cílem této práce je ukázat možnosti využití změn produkčních postupů na pěstování dvou vybraných plodin (brambory, pšenice) jako potencionální nástroj pro snížení emisí skleníkových plynů a tím zmírnění změn klimatu. Materiál a metody K porovnání emisní zátěže CO 2 byly zvoleny jako modelové plodiny brambor a pšenice. Pro výpočet byly u každé plodiny použity konkrétní údaje získané formou interview od dvou pěstitelů používajících typické pěstitelské postupy. Data od pěstitelů byla porovnávána navzájem a s literární rešerší tak, aby byly vybrány co nejreprezentativnější údaje, které lze obecně aplikovat do podmínek České republiky. K výpočtu emisí CO 2 byl použit softwarový program SIMA Pro. Tento nástroj využívá databáze Econinvent a slouží k modelování životního cyklu daného výrobku v souladu s normou ISO 14044. V našem případě posloužil jako nástroj pro hodnocení vstupů a výstupů při produkci zvolených plodin. Jako referenční jednotka byl zvolen 1 kg produktu. Vstupy a výstupy byly vždy vztaženy k jednotce jednoho
hektaru. Výstupem v našem případě byl výnos z hektaru a vstupem technologické operace, množství hnojiv a množství sadby/osiva na hektar. Emise zahrnutých skleníkových plynů jsou vyjádřeny v relaci k jejich účinku na klimatické změny ekvivalentem CO 2-eqv (CO 2-eqv = 1x CO 2 + 23x CH 4 + 298x N 2 O). Výsledky a diskuze Výsledky našich úvodních propočtů emisí CO 2 jsou v souladu s výpočty Dorninger a Freyer 2008, kteří zjistili u konvenčně pěstované pšenice produkci CO 2-eqv v hodnotě 0,361 kg/kg zrna, zatímco u biopšenice 0,132 kg CO 2-eqv /kg což činí 36,4 %. Při pěstování naší biopšenice vznikly emise 0,185 kg CO 2-eqv /kg zrna což je 41,9 % oproti konvenční pšenici s 0,442 kg CO 2-eqv /kg zrna. Odlišnost mezi našimi výpočty a výsledky které zjistili Dorninger a Freyer 2008, je ovlivněna především rozdíly ve výnosech resp. poměrem výnosů ekologické a konvenční produkce u nás a v Rakousku. Rozhodujícím faktorem způsobujícím až dvojnásobný rozdíl mezi emisní zátěží vznikající konvenční a ekologickou produkcí je výroba syntetických dusíkatých hnojiv, na kterou připadá v naší studii 72% emisí způsobených pěstováním konvenční pšenice. V použitém modelu je biopšenice pěstována po jetelovině. Je zřejmé, že každé udržitelné zemědělství musí pro udržení produkční i environmentální úrovně zařazovat leguminózy do osevních sledů. S výrazným odstupem je dalším výrazným faktorem emisní zátěže orba. Její nahrazení minimalizačními technologiemi či bezorebným setím výrazně produkci skleníkových plynů snižuje. Dorninger a Freyer 2008 dokonce uvádí, že redukce emisí způsobených technologickými operacemi při bezorebném setí je obdobná jako při zavedení ekologického zemědělství. Nevýhodou ekologického zemědělství je nižší produkce z jednotky plochy, čímž se zvyšuje jednotkové zatížení produkce emisemi. Například u sklizně biopšenice jsou v našem případě emise CO 2-eqv /kg sklizeného zrna o 38% větší než u konvenční. Náš model však počítá se současnou výnosovou úrovní v ČR, která je vzhledem k nedostatečné agrotechnice u většiny ekologicky hospodařících podniků nízká. Průměrné výnosy v Evropě dle řady autorů (Lackner 2008) dosahují u pšenice z ekologické produkce 80% (61 100 %) oproti konvenční. Z našich podkladů jsme zjistili, že při produkci konvenčních brambor vznikají emise 0,091 kg CO 2-eqv /kg hlíz, zatímco při ekologické produkci 0,056 kg CO 2-eqv / kg což činí 62 %. Dorninger a Freyer 2008 vypočetli emisní zátěž 0,081 kg CO 2-eqv /kg hlíz u konvenčně a 0,035 kg CO 2-eqv /kg hlíz tj. 42,92 % u ekologicky vypěstovaných brambor. Lackner 2008 vypočetla emisní zátěž při konvenčním pěstování brambor 0,124 kg CO 2-eqv /kg hlíz zatímco u ekologické produkce 0,044 kg CO 2-eqv / kg (podklady z databáze GEMIS) což je 31%. Stejná autorka uvádí výnosy brambor v EU na úrovni 72% (60-90%). Fritche a Erbele 2007 udávají emisní zátěž 0,199 kg CO 2-eqv / kg u konvenčních a 0,138 kg CO 2-eqv / kg u ekologických brambor tj. 69% emisí. Rámec jejich výpočtu však obsahuje i emise způsobené transportem a skladováním. Podle Dorninger a Freyer 2008 vznikne regionální dopravou nakladními auty v rámci Bavorska 0,060 0,076 kg emisí CO 2-eqv /kg zrna obilovin zatímco transport z EU (Polsko, Španělsko) do Bavorska vyprodukuje 0,253 resp. 0,359 kg CO 2-eqv /kg tedy stejně jako celá polní produkce. To není nic proti letecké přepravě jahod z Jihoafrické republiky, která emituje 12 kg CO 2-eqv /kg jahod. Je zřejmé, že environmentální kvalita (hodnocená emisemi CO 2-eqv ) jakékoliv produkce se vzdáleností přepravy rychle klesá. Dalšími faktory,které ovlivňují emisní zátěž prostředí při výrobě potravin je skladování a technologie zpracování potravin a příprava jídel. Podle Teufel a Wilgemann 2008 tvoří u potravin prvovýroba, zpracování a transport zhruba 45% emisí, zbytek připadá na uskladnění a přípravu jídel. Podle Frische a Eberle 2007 se uvolní při přípravě 1 kg hranolků z konvenčních brambor 5,738 kg CO 2-eqv a z biobrambor 5,568kg CO 2-eqv.
Tab.1: Produkce emisí CO 2 eqv/kg na 1 kg zrna pšenice pěstované v různých systémech Operace Konvenční systém Ekologický systém Hnojení minerálními hnojivy 0,0127 - Minerální hnojiva N 0,3190 - K 2 O 0,0079 - P 2 O 5 0,0114 - Hnojení organickými hnojivy - 0,0065 Organická hnojiva n.d. n.d. Mleté fosfáty - 0,0268 Podmítka 0,0092 0,0141 Orba 0,0209 0,0320 Válení 0,0025 - Postřiky 0,0028 - Sázení 0,0031 0,0047 Sadba 0,0255 0,0354 Rotační kypřič - 0,0141 Prutové brány - 0,0109 Sklizeň 0,0265 0,0406 CELKEM 0,4420 0,1850 * nejsou zahrnuty emise hnoje, ani emise výroby ochranných postřiků Tab.2: Produkce emisí CO 2 eqv/kg na 1 kg brambor pěstovaných v různých systémech Operace Konvenční systém Ekologický systém Hnojení min. hnojivy 0,0017 - Minerální hnojiva N 0,0419 - K 2 O 0,0007 - P 2 O 5 0,0028 - Hnojení organickými hnojivy 0,0003 0,00039 Organická hnojiva Hnůj N.d. N.d. Podmítka 0,0026 0,0028 Orba 0,0044 0,0064 Kultivace 0,0026 0,0038 Sázení 0,0015 0,0022 Sadba 0,0242 0,0271 Hrůbkování - 0,0009 Proorávky 0,0011 0,0032 Postřiky 0,0024 0,0013 Odstranění natě 0,0080 0,0012 Sklizeň 0,0047 0,0069 CELKEM 0,0908 0,0561 * nejsou zahrnuty emise hnoje, ani emise výroby ochranných postřiků
Závěr Naše výsledky jsou plně v souladu s několika světovými výzkumy. Americký výzkum dlouhodobě porovnávající efekty ekologického a konvenčního zemědělství Rodale Institute's Farming Systems Trial potvrzuje, že zavedením ekologického zemědělství celoplošně v USA by se díky zvýšené sekvestraci uhlíku v půdě podařilo snížit emise CO 2 až o čtvrtinu (LaSalle, 2010). Snížení emisí o čtvrtinu potvrzuje i zpráva Worldwatch Institutu, která tvrdí, že tohoto snížení lze docílit některými změnami agrotechniky, mezi které patří udržení uhlíku v půdě minimalizací orby a používání menšího množství hnojiv. Ekologické zemědělství při pěstování rostlin produkuje méně emisí vyjádřených v g CO 2 eqv./kg produkce než konvenční, u něhož je hlavním faktorem způsobujícím tuto environmentální zátěž výroba syntetických dusíkatých hnojiv. Jejich náhrada zařazením leguminóz výrazně snižuje emisní zátěž CO 2. Primární zemědělská výroba není hlavním znečišťovatelem ovzduší. Tím je transport, zpracování primární produkce na hotové výrobky, jejich dlouhodobé skladování a příprava jídel. Udržitelný hospodářský systém proto musí podporovat především ekologicky šetrnou regionální produkci a konzumaci čerstvých přirozených potravin. Dedikace Studie je dílčím výstupem projektu EUS- M00080 SUKI Možnosti stravovacích zařízení při redukci emisí oxidu uhličitého s použitím výstupů VZ: MSM 6007665806 Trvale udržitelné způsoby zemědělského hospodaření v podhorských a horských oblastech zaměřené na vytváření souladu mezi jejich produkčním a mimoprodukčním uplatněním. Použitá literatura Anonym: Ekologické zemědělství může pomoci čelit klimatickým změnám. BIO - info [online]. 2010, [cit. 2010-09-23]. Dostupný z WWW: <http://www.bioinfo.cz/vzdelavani/video-klima-a-potraviny>. Scherr, S., Sthapit, S.: Worldwatch Report : Mitigating Climate Change Through Food and Land Use. 50. Washinghton : Worldwatch Institute, 2008. 50 s. Dorninger, M., Freyer,B. : Aktuelle Leistungen und zukünftige Potentiale der Ökologischen Landwirtschaft für den Klimaschutz in Österreich, IFOL, BOKU Wien, 2008, 36.s Frische,U.R, Eberle, U. : Treibhausgasemissionen durch Erzeugung und Verarbeitung von Lebensmitteln Arbeitspapier - Aktualisierte Version: Berlin, 2007, 13 s. Lackner, M.: Sozialökologische Dimensionen der österreichischen Ernährung. Eine Szenarienanalyse, Social Ekology Working paper 103, Klagenfurt, 2008,59 s. LaSalle, T.: Regenerative Organic Farming:. Pensylvania : Rodale Institute, 2008. 13 s. Metelka, L. Tolasz, R.: Klimatické změny : fakta bez mýtů. Praha : Univerzita Karlova. Centrum pro otázky životního prostředí, 2009. 40 s. Teufel, J., Wilgemann K.: Umweltauswirkungen von Ernährungsgewohnheiten Freiburg, 2008, 15.s Kontaktní adresa 1. autora: Ing. Jan Moudrý, Ph.D. Katedra rostlinné výroby a agroekologie Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích Zemědělská fakulta Studentská 13 370 05 České Budějovice Česká Republika E-mail: jmoudry@zf.jcu.cz